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El Blog de Visión por Computador: Llevando la tecnología a la industria

COPCAMS

COPCAMS: Cognitive and Perceptive Cameras

COPCAMS [1] es un proyecto ARTEMIS que empezó el 1 de Abril de 2013 y está estimado que termine en Septiembre de 2016. El consorcio que conforma el proyecto cuenta con 21 socios de siete países europeos diferentes entre los que se encuentran Inglaterra, Francia, Dinamarca, Eslovenia, Polonia, Turquía y España.
En el proyecto se llevarán a cabo los desarrollos de tres demostradores para diferentes casos de uso donde se implementarán distintas funcionalidades sobre la seguridad, vigilancia y trazabilidad de objetos en base a cámaras y tecnologías RFID.

Uno de los demostradores está relacionado con los sistemas de vigilancia en el exterior de grandes superficies, en los que se instalan una red de cámaras, todas ellas comunicadas entre sí, donde se monitorean las personas y vehículos que circulan cerca de áreas de especial interés.

El segundo demostrador se centra en una planta industrial con el objetivo de mejorar el proceso productivo, haciendo especial hincapié en la trazabilidad del uso de los recursos compartidos. Estos recursos portarán una serie de tags identificativos que podrán ser leídos y posicionados en la planta mediante la combinación de tecnologías de posicionamiento mediante RFID y procesamiento de imagen.

El tercero de estos demostradores es en el que TECNALIA está participando, desarrollando algoritmos de altas prestaciones para el sector de la seguridad y tráfico. En dicho proyecto, los esfuerzos de TECNALIA se centran en el desarrollo de nuevos algoritmos para la detección y seguimiento de vehículos en “Free Flow” (sin necesidad de detener el vehículo en un punto de control) así como la clasificación de los mismos en función de su categoría (motocicleta, turismo, camión…).
Al mismo tiempo, se están desarrollando también procesos de mejora de imagen para que los algoritmos de detección, seguimiento y clasificación puedan seguir funcionando en entornos al aire libre con malas condiciones climatológicas como niebla, lluvia, nieve, etc. El prototipo que se está desarrollando está siendo diseñado para un funcionamiento robusto 24/7, detectando el paso de día a noche y de noche a día de forma que los algoritmos de procesamiento de imagen sean inmunes a este tipo de cambio de iluminación.
Todos estos desarrollos se están realizando teniendo en cuenta que la plataforma de destino va a ser una plataforma embebida de alto rendimiento. Uno de los objetivos principales del proyecto es el desarrollo de una plataforma propia de estas características: la plataforma STHORM.

COPCAMS

Esta plataforma cuenta con un dispositivo host de Zynq, con arquitectura ARM dual core cortex M9, a 800MHz. Cuenta con conectividad USB y Ethernet, teniendo habilitada la opción USB OTG para la conexión de dispositivos externos como webcams. Cuenta también con salida digital de video mediante conexión HDMI.

Una de las principales ventajas de esta placa es su capacidad de multiproceso a muy bajo consumo gracias a la posibilidad de añadir bloques hardware (HW) para ayudar con las tareas de procesamiento específicas. En este caso, una implementación HW viene a ser del orden de 10 a 20 veces más rápido (dependiendo de la función o tarea a realizar) que su equivalente implementación software (SW). Suponiendo un régimen de procesamiento típico de 80 GOPS al coste de 420 mW (en 4 clusters) con implementación SW, una implementación HW heterogénea al 50% (asumiendo que no todo el procesamiento podrá ser llevado a los bloques HW y repartición equitativa del consumo) ofrece una capacidad de cálculo de:
• 2 SW clusters: 40 GOPS para 210mW
• 2 HW clusters: (supuesto incremento x10 en HW) 400 GOPS para 210mW

Lo que viene a ser un total de 440 GOPS al reducido coste de tan solo 420mW.
Pero en el proyecto no sólo se limitan los desarrollos a esta plataforma. A modo de comparativa tanto en potencia como en consumo, conectividad y prestaciones, se están empleando otro tipo de soluciones embebidas como pueden ser la placa Jetson K1 de NVIDIA[2], la KeyStone II de Texas Instrument [3] o la Exynos de SAMSUNG [4]. También se están portando los algoritmos a las soluciones basadas en GPU para poder establecer una comparativa en potencia y consumo entre una plataforma embebida de altas prestaciones y una solución PC de alto rendimiento con procesamiento acelerado en tarjeta dedicada.

Uno de los principales inconvenientes a día de hoy de los algoritmos de procesamiento de imagen es la gran cantidad de computo que necesitan para conseguir una velocidad de procesado que al menos de sensación de procesamiento en tiempo real. Hasta ahora, la única forma que había era el uso de la capacidad de potencia bruta que las tarjetas gráficas de última generación son capaces de ofrecer debido a la gran capacidad de paralelización que estas poseen. Pero su uso implica un consumo energético considerable, que hace inviable su implementación en entornos multicámara o dispositivos portátiles que dependan de baterías externas, donde el consumo energético y durabilidad del sistema en funcionamiento son factores críticos.
Sin embargo, gracias a las soluciones embebidas como las que se presentan en este proyecto, la reducción de costes tanto en el despliegue como en el consumo diario pueden marcar un antes y un después en su implantación masiva en este tipo de sectores.

REFERENCIAS
[1] COPCAMS Project: COgnitive and Perceptive CAMeraS: (http://www.copcams.eu)
[2] Jetson K1 de NVIDIA (http://www.nvidia.es/object/jetson-tk1-embedded-dev-kit-es.html)
[3] KeyStone II de Texas Instruments (http://www.ti.com/lsds/ti/processors/dsp/c6000_dsp/c66x/overview.page)
[4] SAMSUNG Exynos (http://www.samsung.com/semiconductor/minisite/Exynos/w/)

COPCAMS (COgnitive & Perceptive CAMeraS) con referencia 332913 / ART-010000-2013-6 ha sido cofinanciado por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo.

ARTEMIS
COMISION EUROPEA
MINISTERIO DE INDUSTRIA ENERGIA Y TURISMO

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